在工業(yè)控制領(lǐng)域，RS485 通信協(xié)議憑借其出色的性能，得到了極為廣泛的應(yīng)用。RS485 采用差分物理信號，在電磁環(huán)境復雜的工業(yè)現(xiàn)場，展現(xiàn)出強大的抗干擾能力。對于專注于應(yīng)用軟件開發(fā)的工程師而言，使用 RS485 進行數(shù)據(jù)傳輸時，往往只關(guān)注串口的數(shù)據(jù)收發(fā)器。然而，在硬件層面，RS485 通信的數(shù)據(jù)收發(fā)需要遵循特定的機制。接下來，我們將詳細探討 RS485 通信的數(shù)據(jù)收發(fā)機制。

RS485 通信接口特點

RS485 總線作為工業(yè)領(lǐng)域常用的通信方式，具備以下顯著特點：

1. 信號電平與使能控制：收發(fā)器輸出 A、B 之間的電平為 +2V～+6V 時，表示邏輯 “1”；為－6V～－2V 時，表示邏輯 “0”。相較于 RS232，其信號電平降低，降低了損壞接口芯片的風險。此外，還有 “使能” 控制信號，可使收發(fā)器處于高阻狀態(tài)，切斷與傳輸線的連接，便于靈活控制通信狀態(tài)。
2. 高靈敏度接收：接收器的輸入靈敏度為 200mV，即當接收端 A、B 之間的電平相差 200mV 時，即可輸出邏輯信號，保證了數(shù)據(jù)接收的準確性。
3. 高速遠距離傳輸：RS485 具有較高的傳輸速率，可達 10Mbps，同時傳輸距離能達到 1200m，滿足了工業(yè)現(xiàn)場不同距離的通信需求。
4. 多站點連接能力：RS485 總線允許掛接多達 128 個收發(fā)器，能夠建立大規(guī)模的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)多個設(shè)備之間的通信。
5. 共模電壓范圍要求：RS485 收發(fā)器的共模電壓范圍為－7V～+12V，只有在該范圍內(nèi)，整個網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。若網(wǎng)絡(luò)線路中共模電壓超出此范圍，會影響通信穩(wěn)定性，甚至損壞接口。

RS485 收發(fā)控制方法

RS485 屬于半雙工總線，在實際使用中，通常采用主機輪詢或令牌傳遞的方法來分配總線控制權(quán)。RS485 設(shè)備需要進行發(fā)送和接收方向的轉(zhuǎn)換，常見的控制方法有以下兩種：

程序換向控制

程序換向是常用的 RS485 收發(fā)換向方法。通過 MCU 的一個 I/O 端口控制 RS485 收發(fā)器件的收發(fā)使能引腳，平時使 RS485 收發(fā)器件處于接收狀態(tài)。例如，使用 TI 的 SN65LBC184 芯片，其速率可達 250Kbps。當需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，MCU 將 RS485 收發(fā)器件引腳（網(wǎng)絡(luò) RS485_EN2）置于發(fā)送狀態(tài)，完成數(shù)據(jù)發(fā)送后，再將其切回接收狀態(tài)。這種方式簡單易行，無需增加額外成本，被廣泛應(yīng)用。

自動換向

在某些情況下，如采用工控主板或板進行二次開發(fā)時，可能沒有足夠的 I/O 端口，或者開發(fā)平臺的底層驅(qū)動未對外開放，難以進行二次開發(fā)，此時程序換向方法無法實現(xiàn)，需要采用自動換向技術(shù)。

自動換向是指使能引腳不需要單獨的 I/O 口控制，而是由發(fā)送引腳發(fā)送數(shù)據(jù)時順便控制。可以在使能處加一個反相器來實現(xiàn)。在空閑狀態(tài)下，串口的發(fā)送信號 TXD2 為高電平，經(jīng)過反相器后輸出低電平，使 SN65LBC184 處于接收狀態(tài)，RS485 總線由于上下拉電阻的作用處于 A 高 B 低的狀態(tài)。當發(fā)送數(shù)據(jù)時，TXD2 信號線上的低電平比特位控制 SN65LBC184 進入發(fā)送狀態(tài)，將該比特發(fā)送出去；高電平比特位則使 SN65LBC184 處于接收狀態(tài)，由 RS485 總線上下拉電阻把總線置于 A 高 B 低的狀態(tài)，表示發(fā)送了高電平。

反相器也可以用三極管代替，工作原理與加反相器相同。但這種方法在發(fā)送高電平時的驅(qū)動能力有限，會限制通訊距離，一般適用于距離較近的場合。

為了省去控制的麻煩，還可以采用專門的、帶有 AutoDirection 功能的 485 芯片，如 MAX13487E，它省去了常用的 485 使能信號，簡化了設(shè)計電路。